پیش بینی عمر تخریب پوشش های سد حرارتی نسل جدید تک و دو لایهZrO2-8Y2O3 / Gd2Zr2O7 حین اعمال سیکل های حرارتی

پیش بینی عمر تخریب پوشش های سد حرارتی بعنوان یکی از چالش های مهم در قطعات بخش داغ توربین های گازی مطرح است. در این مطالعه به بررسی تنش های موثر در تعیین عمر پوشش های سد حرارتی نسل جدید تک لایه Gd2Zr2O7 (GdZO) و دو لایه ZrO2-8Y2O3 (YSZ) / GdZO پرداخته شده است. برای این منظور پوشش های سد حرارتی تک لایه GdZO و دو لایه YSZ / GdZO روی IN738LC / CoNiCrAlY به روش پاشش پلاسمای اتمسفری اعمال شدند. سپس رفتار اکسیداسیون سیکلی آن ها در دمای °C1100 با سیکل های 4 ساعته مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری پوشش های سد حرارتی (قبل و بعد از اکسیداسیون) توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی انجام شد. علاوه بر این رفتار مکانیکی پوشش های سد حرارتی توسط آزمون نانو فرورونده بررسی و سپس تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی ناشی از رشد ترک در پوشش های سد حرارتی حین سیکل های اکسیداسیون محاسبه شد. نتایج نشان داد که تغییرات نرخ آزاد سازی انرژی رشد ترک پوشش سد حرارتی دو لایه YSZ / GdZO نسبت به پوشش سد حرارتی تک لایه GdZO کمتر و در نتیجه عملکرد دما بالای بهتری دارد. بکارگیری یک لایه YSZ مابین دو لایه میانی و بالایی منجر به بهبود خواص مکانیکی پوشش های سد حرارتی نسل جدید شده و با افزایش مقاومت به اکسیداسیون سبب افزایش طول عمر آن ها می شود.